литература / Пухальский Проектирование микропроцессорных систем 2001

При приеме данных по линии связи USART в слове состояния фиксирует обнаруженные ошибки четности, переполнения и кадра. Прочитать слово состояния МП может в любой мо­ мент времени. Максимальная скорость передачи данных в синхронном режиме равна 64 Кбод,

ав асинхронном режиме — 19,2 Кбод. На практике используются три типа каналов связи:

1.Симплексный канал (Simplex Channel) — передача данных производится в одном на­ правлении (используется, например, для связи компьютера с удаленным печатающим устрой­ ством, для подключения мыши к персональному компьютеру и др.).

2.Полудуплексный канал (Half-Duplex Channel) — передача данных производится в двух направлениях по одной линии связи с разделением во времени приема и передачи.

3.Дуплексный канал (Duplex Channel или Full-Duplex Channel) — передача данных в двух направлениях производится по независимым линиям (прием и передача могут осуществляться одновременно); дуплексный канал эквивалентен двум симплексным каналам. БИС 825 Ы пред­ назначена для построения дуплексного канала связи и может быть использована для организа­ ции полудуплексного канала связи.

Принцип асинхронной передачи данных. Формат кадра передаваемого по линии связи символа D j_о изображен на рис. 3.79 (высокий уровень напряжения называется маркером, а низкий уровень — пробелом). Кадр начинается с передачи старт-бита (пробела), затем пере­ даются разряды данных, начиная с младшего разряда D,h бит паритета Р (контрольный разряд для обнаружения однократной ошибки с помощью проверки на четность или нечетность) и один, полтора или два стоп-бита (маркеры). Контрольный разряд Р при передаче 5-, 6-, 7- и 8-разрядных символов определяется одним из двух выражений (см. § 1.11):

Рис. 3.79. Формат кадра при асинхронной передаче данных

Скорость передачи данных. Номинальная скорость передачи — это скорость передачи данных, определяемая количеством элементов двоичной информации, передаваемых за 1 се­ кунду. Эффективная (реальная) скорость — это скорость передачи с учетом необходимости передачи служебной информации (старт-биты, стоп-биты и биты контроля четности), что уменьшает скорость передачи данных.

Скорость передачи измеряется в бодах (бод — единица скорости телеграфирования, на­ званная в честь французского ученого Жана Мориса Эмиля Бодо в 1927 г.). Иногда вместо бод употребляют обозначение bps (bit per second — бит/с). Однако это немного разные вещи. Вели­ чина в бодах указывает количество передаваемых за секунду разрядов с учетом служебных разрядов (старт-биты, стоп-биты и биты контроля четности). А величина, указанная в bps, под­ разумевает скорость передачи самих данных. Типовые значения скорости передачи данных через последовательный интерфейс персональных компьютеров (PC) периферийных устройств, таких как модемы, составляют 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бод и выше.

Принцип асинхронного приема данных. Приемник должен быть согласован с передат­ чиком по всем параметрам формата передаваемого символа, включая и время передачи одного разряда. Для оптимальной защищенности от искажений и шумов в линии связи приемник дол-

Transmit Buffer (Р —> S) — буфер передатчика (рис. 3.82), содержащий регистр ввода дан­ ных из МП (Data Input Register) и сдвигающий регистр типа PI/SO (Parallel Input/Serial Output),

служащий для преобразования принимаемых от МП в параллельном формате символов в по­ следовательный поток разрядов TxD (преобразование Р —> S). Символ из регистра ввода дан­ ных передается в сдвигающий регистр после его освобождения. Сдвиг разрядов символа для передачи по линии связи производится по спадающему фронту тактового сигнала ТхС . В по­ следовательный поток данных автоматически вставляются служебные разряды или символы в соответствии с запрограммированным режимом работы;

Transmit Control — устройство управления передачей;

Receive Buffer (S —> Р) — буфер приемника (рис. 3.82), содержащий сдвигающий регистр типа SI/PO (Serial Input/Parallel Output), служащий для преобразования в параллельный формат принимаемых из линии связи по входу RxD последовательных данных (преобразование S —> Р), и регистр вывода данных в МП (Data Output Register). Полностью сформированный в парал­ лельном формате символ из сдвигающего регистра передается в регистр вывода данных. По­ следовательные данные на входе RxD тактируются нарастающим фронтом тактового сигнала R xC . Проверка служебных разрядов и символов производится автоматически в соответствии с запрограммированным режимом работы;

Receive Control — устройство управления приемом, автоматически фиксирующее в реги­ стре слова состояния SIV (см. рис. 3.90) ошибку паритета РЕ (Parity Error), ошибку переполне­ ния (Overrun Error) и ошибку кадра FE (Framing Error).

Назначение сигналов PCI. Программирование и управление БИС производится микро­ процессором. Входные и выходные сигналы PCI имеют назначение:

£>7_о — сигналы 8-разрядной двунаправленной шины данных;

CLK (Clock) — тактовый сигнал внутренней синхронизации PCI. Обычно сигнал CLK по­ дается от МП 8085 или CLK = ф2 (от генератора 8224 для МП 8080). Период этого сигнала дол­ жен быть не менее чем в 30 раз меньше времени передачи одного разряда по последовательно­ му каналу связи;

CID (ControllData) — обычно CID = А0 (разряд шины адреса; см. табл. 3.14);

данные (DSR = 0). Значение этого сигнала фиксируется в регистре слова состояния SW (см. рис. 3.90) и может быть прочитано микропроцессором;

RTS (Request То Send — запрос передачи данных) — выходной сигнал PCI, передаваемый в модем и используемый для запроса его готовности принять данные из PCI. Запрос готовности (значение RTS = 0) посылает МП подачей в PCI инструкции команды С/ (см. рис. 3.89);

Рис. 3.85. Структурная схема дуплексного канала связи

CTS (Clear То Send — отсутствие передачи и готовность модема принять данные) — входной сигнал PCI, поступающий из модема в ответ на сигнал RTS и используемый для раз­ решения передачи данных из PCI в модем.

Сигналы управления модемом имеют универсальное назначение и при необходимости могут использоваться для квитирования передачи последовательных данных при отсутствии в МП-системе модема.

Итак, сигналы TxRDY, RxRDY и их копии в слове состояния используются для ввода и вывода данных с квитированием и по прерыванию в МП-системе (терминале), а сигналы DTR, DSR и RTS, CTS — для квитирования передачи последовательных данных между терминаль­ ным и связным оборудованием.

Управление данными и режимами работы PCI. Операции ввода-вывода описаны в табл. 3.14: M l (Mode Instruction) — инструкция режима, С/ (Command Instruction) — инструк­ ция команды, SW (Status Word) — слово состояния, А0 = С/D. При значенииА0= 0 выполняется чтение символа из регистра ввода данных (Data Input Register) буфера приемника и запись символа в регистр вывода данных (Data Output Register) буфера передатчика (рис. 3.82). При

266 Глава 3. Интерфейсные БИС

Из табл. 3.14 видно, что PCI обеспечивает для МП “прозрачность” интерфейса — требует­ ся выполнять только команды ввода и вывода (IN port и OUT port), а вставку служебных раз­ рядов и символов при передаче и их удаление при приеме выполняет сам PCI безучастия МП. Полезно сравнить описанный выше дуплексный канал связи с последовательными каналами ввода и вывода, реализованными непосредственно в МП 8085А, где вся рутинная работа по преобразованию форматов данных выполняется программным способом, что ведет к сущест­ венной потере производительности МП-системы.

П рограммирование PCI. Законченное функциональное назначение PCI 8251А задается программным обеспечением МП-системы: синхронный или асинхронный режим работы, ско­ рость приемопередачи в бодах, длина символа, число стоп-бит, контроль четности/нечетности или его отсутствие, внутренняя или внешняя синхронизация в синхронном режиме и т. д.

После подачи сигнала RESET = 1 (внешний сброс) выход TxD устанавливается в состоя­ ние маркера и PCI переходит в режим ожидания инструкции режима Ml. Последовательность подачи слов управления MI, CI и блоков данных Data (запись в буфер передатчика и чтение из буфера приемника) показана на рис. 3.86 (блок-схема алгоритма поясняет работу внутреннего цифрового автомата, адресующего регистры Ml, CI, SYNC 1 и SYNC 2).

Программирование PCI производится записью в регистры управляющих слов: инструкции режима MI и инструкции команды С/. Инструкция режима M l подается на PCI только один раз. После записи MI на выходе TxRDY устанавливается значение 1 — требование к МП загру­ зить байт данных в буфер передатчика.

Если в инструкции M l задан синхрон­ ный режим, то в регистры SYNC записы­ ваются еще одно или два слова, представ­ ляющих собой синхросимволы (Sync Char­ acter). После этого подается инструкция команды С/, а затем МП посылает в буфер передатчика данные байт за байтом для передачи по последовательному каналу связи. При записи каждого байта данных в буфер передатчика сигнал TxRDY и од­ ноименный флаг в слове состояния сбра­ сываются в 0. Передача может начаться только при условии, что в инструкции ко­ манды С/ задано значение TxEN = 1 (см. рис. 3.89) и от модема получено подтвер­ ждение его готовности принимать данные, т. е. получено значение сигнала CTS = 0.

Инструкция команды С/ должна сле­ довать за инструкцией режима M l и сим­ волами синхронизации Sync. Все слова

управления, записываемые в PCI после инструкции режима Ml, загружают инструкцию коман­ ды С/. Инструкция команды может быть подана в PCI в любое время в течение передачи или приема блока данных. Для изменения инструкции режима M l необходимо подать инструкцию команды С/ = 40h, в которой задано значение разряда IR - 1 (Internal Reset — см. рис. 3.89) внутреннего сброса, переводящего PCI в режим ожидания инструкции режима MI.

После включения питания PCI может оказаться в неопределенном состоянии (в состоянии ожидания инструкции режима Ml, ввода синхросимволов Sync или инструкции команды СГ). Поэтому перед подачей команды внутреннего сброса (значения С/ = 40/г) необходимо произве­ сти инициализацию PCI для самого плохого случая, требующего записи байта M l и двух байт